CN107433328B - 一种携带纳米铜晶体的片状铜粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种携带纳米铜晶体的片状铜粉及其制备方法。片状铜粉中铜片的厚度为100～500nm，铜片表面均匀附着纳米级别的铜晶体颗粒；制备方法包括以下步骤：首先铜粉与其他金属粉制备层片相间的铜合金化复合粉末；然后铜合金化复合粉末钝化后进行去合金化处理，除去铜合金化复合粉末中的其他金属；最后清洗、干燥去合金化的粉末得到携带纳米铜晶体的片状铜粉；本发明技术方案制备得到新型的片状铜粉末结构，具有更优异的导电、催化等性能；制备工艺方法缩短了球磨时间，简化了工艺流程，减少了杂质引入，简便易操作，适用于放大工业化生产。

Description

一种携带纳米铜晶体的片状铜粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体地涉及一种携带纳米铜晶体的片状铜粉及其制备方法。
背景技术
铜在地壳中的含量约为0.01％，是人类最早使用的金属之一，其使用对早期人类文明的进步影响深远。纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽，单质呈紫红色。铜的延展性好，导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。铜的活动性较弱，不溶于非氧化性酸，有一定的抗腐蚀性。此外，铜还可以多次回收而无损其机械性能。由此可见，铜在生产生活中扮演着重要的角色，并且依然蕴藏着巨大的发展潜力。
在工业应用中，铜粉有诸多的用途。铜粉根据其形貌的不同，可以分为球状和片状，片状粒子的各方面性能更优于球状粒子。片状的铜粉比表面积较大，从导电性的角度来看，片状粉末间的接触方式是面接触，相较于球状颗粒间的点接触方式而言，片状粉末间的接触更充分。因此片状铜粉作为一种重要的电子材料，具体用作导电涂料，导电胶以及导电浆料，在电子制造产业有很广泛的应用。片状铜粉在用作电子材料的时候，其比表面积、粒度大小、表面光滑程度，厚度的均匀性都会对其应用效果产生很大的影响。片状铜粉还可以用作催化剂，例如，用作有机硅单体合成反应过程中的催化剂，这个应用是一直使用至今而且最为经典的。在用作催化剂的过程中，片状铜粉的化学组成、粒径及粒度分布、表面状态及制备方法，都对其催化活性有较大的影响。
近些年来，关于制备片状铜粉的研究不断增多。目前，片状铜粉的制备方法包括：机械球磨法、化学还原法、气相沉积法等。具体的方法例如，以银氨溶液和已用稀硫酸浸泡去除氧化膜的铜粉为原料，采用化学还原法，制备出亚微米级超细镀银铜粉后，再将镀银铜粉加入球磨罐中，以氧化铝瓷球为研磨介质加少量水球磨改性使铜粉呈片状，球磨时间约为40小时；利用直接还原法，以抗坏血酸、氨水、五水硫酸铜为原料，使抗坏血酸溶液与硫酸铜和氨水的混合溶液进行氧化还原反应生成单质铜，所得片状铜粉粒径分布在1-10μm；在申请201410331593中，采用水溶性树脂为过渡膜，在其上真空蒸发沉积铜膜，后经离心机分离并用纯净水洗涤得到片状铜粉。在现有公开的技术中，仍然存在诸多不足之处，包括：1、采用化学还原法制备片状铜粉，需使用大量还原剂进行反应，试剂成本高，工序复杂，不易实现大规模工业化生产；2、现有制备片状铜粉的方法中，整个制备过程周期均耗时较长，工序多且复杂，各个工序衔接存在不流畅的风险增加，增加了时间成本；3、制备片状铜粉的球磨时间长，费力耗时并且存在工序中引入有害杂质的风险，导致制备得到的片状铜粉质量降低，在后续应用中存在隐患；4、现有技术制备的片状铜粉，表面平整，比表面积相对比较固定，不易提高，在应用于电子领域以外，特别是需要较大的比表面积的应用时存在缺陷，不能较好的满足要求。
对于针对片状铜粉的制备方法还有待完善，对制备的铜粉的片状形态还有待进一步提高改善，以满足不同领域的多种需求。因此，本领域的技术人员致力于开发一种携带纳米铜晶体的片状铜粉及其制备方法，解决上述现有技术中成本高、工序复杂、周期长、比表面积不足等缺陷。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种携带纳米铜晶体的片状铜粉及其制备方法。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种携带纳米铜晶体的片状铜粉,其中，片状铜粉中铜片的厚度为100～500nm，铜片表面均匀附着纳米级别的铜晶体颗粒。
进一步地，所述片状铜粉的比表面积为1～4m2/g，优选为1～2m2/g；
进一步地，所述片状铜粉中铜片的厚度为200～500nm；
进一步地，所述片状铜粉的铜片粒径与铜片厚度比为40:1～100:1。
本发明第二方面提供了一种携带纳米铜晶体的片状铜粉的制备方法，包括铜粉与其他金属粉制备得到层片相间的铜合金化复合粉末，然后除去其他金属，后处理得到携带纳米铜晶体的片状铜粉；
进一步地，所述携带纳米铜晶体的片状铜粉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、铜粉与其他金属粉制备层片相间的铜合金化复合粉末；
步骤2、将步骤1中铜合金化复合粉末进行钝化，得到表面氧化的铜合金化复合粉末；
步骤3、将步骤2中铜合金化复合粉末进行去合金化，除去铜合金化复合粉末中的其他金属，得到去合金化铜粉末；
步骤4、将步骤3得到的去合金化铜粉末清洗、干燥得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
进一步地，所述步骤1中，其他金属为镁、铝、锌、铁、锡、铅；优选为铝；
进一步地，所述步骤1中，铜粉与其他金属粉的体积比为1:1～1:5；优选为1:1～1:3；更优选为1:1～3:7；
进一步地，所述步骤3中，去合金化采用酸溶液或者碱溶液进行；优选采用酸溶液；
本发明的有益效果在于：
1、本发明技术方案的携带纳米铜晶体的片状铜粉，是一种新型的片状铜粉末结构，其薄片厚度为100～500nm，有着片状铜粉的形貌特征，并且在薄片表面均匀附着纳米级别铜晶体颗粒，比表面积大大高于普通片状铜粉，具有更优异的导电，催化等性能，表面粗糙度的增加也使其具有特殊的理化特性，相比较现有技术的普通片状铜粉，本发明的携带纳米铜晶体的片状铜粉具有应用于更多的领域优势；
2、本发明制备携带纳米铜晶体的片状铜粉的方法中，采用复合粉末球磨的方法，球磨时间缩短为4小时，与现有制备方法中球磨时间40小时相比，大大缩短了球磨工序时间，节约了时间成本并且避免了球磨过程中杂质的引入；
3、本发明制备携带纳米铜晶体的片状铜粉的方法，原料可采用粒度在30～40μm的高纯球形铝粉和粒度在45μm左右的树枝状铜粉，原料易得、廉价，降低了原料的成本；
4、相比于化学法、气相沉积法制备片状铜粉，本发明制备携带纳米铜晶体的片状铜粉的设备和制备工序简单，制备过程效率高，可以大大节省制备周期时间和劳动力；
5、本发明制备携带纳米铜晶体的片状铜粉的方法中酸溶液去合金化处理方法，处理合金复合粉末的量的改变，对结果的影响基本无明显变化，结果较为稳定，重复性好，可以实现大批量处理单元操作，有益于实现工业化大规模制备；
6、本发明制备携带纳米铜晶体的片状铜粉的方法中，选用合适试剂作为过程控制剂，避免机械球磨过程中因冷焊作用而造成的粉体粘球、粘罐现象，同时避免或减缓粉体的结块团聚，减短了球磨时间的同时提高了球磨效率和质量；
7、本发明技术方案中优化原料铜粉与其他金属粉的混合比例，优化球磨时间的间隔设置，在形成片状合金复合粉末的同时，有效的及时散发球磨过程产生的热量，防止罐内粉末过热而粘在罐壁或者磨球上，提高球磨效率和出粉率；
综上所述，本发明技术方案制备得到一种新型的片状铜粉末结构，具有更优异的导电、催化等性能；制备工艺方法缩短了球磨时间，简化了工艺流程，减少了杂质引入，简便易操作，适用于放大工业化生产。
附图说明
图1是实施例1的表面氧化的铜铝合金化复合粉末SEM照片图；
图2是实施例1的携带纳米铜晶体的片状铜粉中薄片侧面的SEM照片图；
图3是实施例1的携带纳米铜晶体的片状铜粉中薄片侧面的SEM照片图；
图4是实施例1的携带纳米铜晶体的片状铜粉中薄片正面的SEM照片图；
图5是实施例1的铜铝合金化复合粉末与片状铜粉的XRD曲线对比图；
图6是实施例2的携带纳米铜晶体的片状铜粉中薄片的SEM照片图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明技术方案进一步阐述，本实施方式所用设备为球磨机及其配套设备，具体包括不锈钢球磨罐、手套箱、过渡仓等。
本发明所提供的一种携带纳米铜晶体的片状铜粉，其中片状铜粉中，铜片的厚度为100～500nm，铜片粒径与铜片厚度比为40:1～100:1，铜片表面均匀附着纳米级别的铜晶体颗粒，铜粉的平均粒径为20μm，铜粉的比表面积为1～2m2/g。
本发明所提供的一种携带纳米铜晶体的片状铜粉的制备方法,包括以下步骤：
步骤1、体积比为1:1～1:5的铜粉与铝粉混合，加入过程控制剂，采用球磨方式制备层片相间的铜铝合金化复合粉末；
步骤2、将步骤1中铜铝合金化复合粉末用空气进行钝化，得到表面氧化的铜铝合金化复合粉末；
步骤3、将步骤2中铜铝合金化复合粉末采用酸溶液进行去合金化，除去铜铝合金化复合粉末中的铝金属，得到去合金化铜粉末；
步骤4、将步骤3得到的去合金化铜粉末清洗、干燥得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，铜粉与铝粉的体积比优选为1:1～1:3；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，铜粉与铝粉的体积比优选为1:1～3:7；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，所述过程控制剂为硬脂酸、酒精、正庚烷；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，所述过程控制剂优选为硬脂酸；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，所述过程控制剂与铜铝混合粉的重量百分比为0.5％～1.0％；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，所述过程控制剂与铜铝混合粉的重量百分比为0.7％；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，所述球磨方式为行星式球磨、摇摆球磨，滚动球磨，振动球磨、搅拌球磨；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤1中，所述球磨方式优选为行星式球磨；
在本发明较优的实施方式中，所述步骤3中，所述酸溶液为摩尔浓度(摩尔/升)为1mol/L～5mol/L的稀盐酸溶液；
在本发明较优的实施方式中，所述携带纳米铜晶体的片状铜粉的制备方法,包括以下步骤：
步骤1、取体积比为1:1～1:3的铜粉与铝粉和重量百分含量为0.5％～1.0％的硬脂酸加入球磨罐中，再放入不锈钢磨球，置换球磨罐中气氛为氩气；
步骤2、将步骤1中置换氩气后的球磨罐安放至球磨机内，调整转速200rpm，球磨混粉4小时，使球磨罐内铜粉，铝粉，硬脂酸粉末充分均匀混合；
步骤3、将步骤2中球磨机转速调整为500rpm，继续对粉末进行研磨4小时，得到层片相间的铜铝合金化复合粉末；
步骤4、将步骤3中铜铝合金化复合粉末在氩气环境手套箱中通入空气进行表面氧化钝化，得到表面氧化的铜铝合金化复合粉末；
步骤5、将步骤4中铜铝合金化复合粉末加入摩尔浓度为1mol/L～5mol/L的稀盐酸溶液进行去合金化反应，除去铜铝合金化复合粉末中的铝金属，过滤得到去合金化铜粉末；
步骤6、将步骤5得到的去合金化铜粉末用去离子水清洗、真空干燥箱干燥得到携带纳米铜晶体的片状铜粉；
在本发明较优的实施方式中，所述携带纳米铜晶体的片状铜粉的制备方法,包括以下步骤：
步骤1、取体积比为1:1～3:7的铜粉与铝粉和重量百分含量为0.7％的硬脂酸加入球磨罐中，再放入不锈钢磨球，球磨罐中气氛置换为氩气，置换氩气操作在真空氩气手套箱的过渡仓内进行，过渡仓反复抽真空后再通入氩气，操作重复三次；
步骤2、将步骤1中置换氩气后的球磨罐安放至行星式球磨机内，调整转速200rpm，球磨混粉4小时，使球磨罐内铜粉，铝粉，硬脂酸粉末充分均匀混合；
步骤3、将步骤2中行星式球磨机转速调整为500rpm，继续对球磨机内粉末进行磨粉，每1小时停止15分钟再进行研磨，总磨粉时间4小时，得到层片相间的铜铝合金化复合粉末；
步骤4、将步骤3中铜铝合金化复合粉末在氩气环境手套箱中通入空气进行表面氧化钝化，得到表面氧化的铜铝合金化复合粉末；
步骤5、将步骤4中铜铝合金化复合粉末加入1.70mol/L的稀盐酸溶液进行去合金化反应后，静置4小时，除去铜铝合金化复合粉末中的铝金属，减压抽滤得到去合金化铜粉末；
步骤6、将步骤5得到的去合金化铜粉末用去离子水进行减压抽滤清洗至滤液Ph值为中性，将固体粉末于真空干燥箱中110℃干燥8小时，得到携带纳米铜晶体的片状铜粉；
其中，步骤1中，所述球磨罐中不锈钢球与物料的重量比为10:1；
步骤6中，真空干燥箱的压力小于133Pa。
下面结合实施例对本发明的技术方案作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
步骤1、取体积比为3:7的铜，铝元素粉，总重量为50g(含21g铝粉和29g铜粉)，向混合粉末中加入重量为0.35g的硬脂酸；将上述混合粉末放入容积为500mL的不锈钢球磨罐，加入直径16mm的不锈钢球500g，将球磨罐盖上并拧紧螺栓；
步骤2、将球磨罐打开通气口并放入真空氩气手套箱的过渡密封仓，进行抽真空、通入氩气的操作，反复三次，然后在氩气氛围保护的手套箱内打开过渡密封仓，将球磨罐的通气口关闭拧紧，取出球磨罐，放入行星式球磨机并固定；
步骤3、设置球磨机转速为200rpm，运行时间4小时，进行混粉；
步骤4、混粉结束后，设置球磨机转速为500rpm，进行球磨，每运行一小时暂停15分钟，共停止3次，球磨机的总运行时间为4小时，得到铜铝合金化复合粉末；
步骤5、从球磨机上取下球磨罐放入氩气手套箱中，打开球磨罐，取出得到的铜铝合金化复合粉末；
将粉末均匀铺在干净的托盘上放入过渡仓，关闭手套箱和过渡仓，对过渡仓抽真空至-0.1MPa，然后放入空气，使过渡仓内压力增至-0.09MPa，使粉末与手套箱中的空气反应静置约10分钟；重复抽真空、放入空气、静置10分钟操作三个循环后取出托盘，得到表面氧化的铜铝合金化复合粉末；
使用扫描电子显微镜对步骤5得到的表面氧化的铜铝合金化复合粉末样品扫描检测，SEM照片如图1所示，表面氧化的铜铝合金化复合粉末为片状；
步骤6、用500mL质量浓度在36～38％的浓盐酸，加入到3L的去离子水中，制得摩尔浓度为1.70mol/L的稀盐酸溶液。将50g表面氧化的铜铝合金化复合粉末加入上述1.7L的稀盐酸溶液中，搅拌并静置4-5h；
步骤7、将上述步骤的固液混合物减压过滤，离子水清洗固体粉末至滤液Ph值为中性，取少量滤液滴入AgNO3溶液无沉淀产生时，清洗完毕；
步骤8、将清洗后的固体粉末放入真空干燥箱，真空抽至-0.1MPa，升高干燥箱温度为110℃，干燥8小时，得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
对实施例1得到的片状铜粉样品经激光粒度仪测量，其平均粒径为20μm；
对实施例1得到的片状铜粉样品进行BET比表面积测量结果为1～2m2/g；
使用扫描电子显微镜对实施例1得到的片状铜粉样品扫描检测并观察其表面形态：如图2所示，在片状铜粉中薄片的侧面随机3个位点进行测量，厚度分别为227nm、243nm、297nm；观察片状铜粉中薄片的表面形态，如图3和图4所示，薄片表面均匀附着纳米铜晶体颗粒；
将实施例1中步骤5得到的铜铝合金化复合粉末与步骤8得到的片状铜粉进行X射线衍射，如图5所示，对比得到的XRD曲线，显示步骤8得到的片状铜粉的铝的特征峰消失，说明使用稀盐酸溶液进行去合金化处理后，铝金属被除去；
将实施例1得到的片状铜粉样品进行ICP杂质元素含量检测，结果显示片状铜粉样品的纯度为99.7％。
实施例2：
步骤1、取体积比为1:1的铜，铝元素粉，总重量为50g(含12g铝粉和38g铜粉)，向混合粉末中加入重量为0.35g的硬脂酸；将上述混合粉末放入容积为500mL的不锈钢球磨罐，加入直径16mm的不锈钢球500g，将球磨罐盖上并拧紧螺栓；
步骤2、将球磨罐打开通气口并放入真空氩气手套箱的过渡密封仓，进行抽真空、通入氩气的操作，反复三次，然后在氩气氛围保护的手套箱内打开过渡密封仓，将球磨罐的通气口关闭拧紧，取出球磨罐，放入行星式球磨机并固定；
步骤3、设置球磨机转速为200rpm，运行时间4小时，进行混粉；
步骤4、混粉结束后，设置球磨机转速为500rpm，进行球磨，每运行一小时暂停15分钟，共停止3次，球磨机的总运行时间为4小时，得到铜铝合金化复合粉末；
步骤5、从球磨机上取下球磨罐放入氩气手套箱中，打开球磨罐，取出得到的铜铝合金化复合粉末；
将粉末均匀铺在干净的托盘上放入过渡仓，关闭手套箱和过渡仓，对过渡仓抽真空至-0.01MPa，然后放入空气，使过渡仓内压力增至-0.9MPa，使粉末与手套箱中的空气反应静置约10分钟；重复抽真空、放入空气、静置10分钟操作三个循环后取出托盘，得到表面氧化的铜铝合金化复合粉末；
步骤6、用500mL质量浓度在36～38％的浓盐酸，加入到3L的去离子水中，制得摩尔浓度为1.70mol/L的稀盐酸溶液。将50g表面氧化的铜铝合金化复合粉末加入上述1.7L的稀盐酸溶液中，搅拌并静置4-5h；
步骤7、将上述步骤的固液混合物减压过滤，离子水清洗固体粉末至滤液Ph值为中性，取少量滤液滴入AgNO3溶液无沉淀产生时，清洗完毕；
步骤8、将清洗后的固体粉末放入真空干燥箱，真空抽至-0.1MPa，升高干燥箱温度为110℃，干燥8小时，得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
使用扫描电子显微镜对对实施例2得到的片状铜粉样品扫描，如图6所示。
实施例3：
步骤1、取体积比为1:5的铜，铝元素粉，总重量为50g(含30g铝粉和20g铜粉)，向混合粉末中加入重量为0.5g的硬脂酸；将上述混合粉末放入容积为500mL的不锈钢球磨罐，加入直径16mm的不锈钢球500g，将球磨罐盖上并拧紧螺栓；
步骤2～步骤8采用与实施例2的步骤2～步骤8相类似的操作得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
使用扫描电子显微镜对实施例3得到的片状铜粉样品扫描，结果与实施例1或2相似。
综上所述，本发明技术方案的携带纳米铜晶体的片状铜粉，其薄片厚度为200～500nm，薄片表面均匀附着纳米铜晶体颗粒，比表面积高于普通片状铜粉，具有更优异的性能，可应用于多种领域；其制备方法缩短了研磨时间，简便易操作，适用于放大工业化生产。
以上详细描述了本发明的技术方案以及具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，例如，本发明的技术方案中制备方法，由铜与其他金属形成合金化复合粉末，然后经过酸处理去除其中较活泼的其他金属，从而得到携带纳米晶体铜颗粒的片状铜粉末，这种工艺同样可以应用于其他任何两种金属的合金化复合粉末，制备其中一种金属的携带纳米晶体颗粒的片状物结构粉末。因此，凡本技术领域中依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种携带纳米铜晶体的片状铜粉，其特征在于，片状铜粉中铜片的厚度为100～500nm，铜片表面均匀附着纳米级别的铜晶体颗粒，
所述片状铜粉的比表面积为1～4m2/g；
所述片状铜粉的铜片粒径与铜片厚度比为40:1～100:1；
所述片状铜粉的平均粒径为20μm。
2.一种根据权利要求1所述的携带纳米铜晶体的片状铜粉的制备方法，其特征在于，包括铜粉与其他金属粉制备得到层片相间的铜合金化复合粉末，然后除去其他金属，后处理得到携带纳米铜晶体的片状铜粉；包括以下步骤：
步骤1、铜粉与其他金属粉制备层片相间的铜合金化复合粉末；
步骤2、将步骤1中铜合金化复合粉末进行钝化，得到表面氧化的铜合金化复合粉末；
步骤3、将步骤2中铜合金化复合粉末进行去合金化，除去铜合金化复合粉末中的其他金属，得到去合金化铜粉末；
步骤4、将步骤3得到的去合金化铜粉末清洗、干燥得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，
所述步骤1中，其他金属为镁、铝、锌、铁、锡或铅；
所述步骤1中，铜粉与其他金属粉的体积比为1:1～1:5。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，
所述步骤1中，其他金属为铝；
所述步骤3中，去合金化采用酸溶液或者碱溶液进行。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、体积比为1:1～1:5的铜粉与铝粉混合，加入过程控制剂，采用球磨方式制备层片相间的铜铝合金化复合粉末；
步骤2、将步骤1中铜铝合金化复合粉末用空气进行钝化，得到表面氧化的铜铝合金化复合粉末；
步骤3、将步骤2中铜铝合金化复合粉末采用酸溶液进行去合金化，除去铜铝合金化复合粉末中的铝金属得到去合金化铜粉末；
步骤4、将步骤3得到的去合金化铜粉末清洗、干燥得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述步骤1中，
所述铜粉与铝粉的体积比为1:1～1:3；
所述过程控制剂为硬脂酸、酒精或正庚烷；
所述过程控制剂按重量计占铜铝混合粉的0.5％～1.0％；
所述球磨方式为行星式球磨、摇摆球磨、滚动球磨、振动球磨或搅拌球磨；
所述步骤3中，所述酸溶液为摩尔浓度为1mol/L～5mol/L的稀盐酸溶液。
7.根据权利要求2所述方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、取体积比为1:1～1:3的铜粉与铝粉和重量百分含量为0.5％～1.0％的硬脂酸加入球磨罐中，再放入不锈钢磨球，置换球磨罐中气氛为氩气；
步骤2、将步骤1中置换氩气后的球磨罐安放至球磨机内，调整转速200rpm，球磨混粉4小时，使球磨罐内铜粉、铝粉、硬脂酸粉末充分均匀混合；
步骤3、将步骤2中球磨机转速调整为500rpm，继续对粉末进行研磨4小时，得到层片相间的铜铝合金化复合粉末；
步骤4、将步骤3中铜铝合金化复合粉末在氩气环境手套箱中通入空气进行表面氧化钝化，得到表面氧化的铜铝合金化复合粉末；
步骤5、将步骤4中铜铝合金化复合粉末加入摩尔浓度为4mol/L～5mol/L的稀盐酸溶液进行去合金化反应，除去铜铝合金化复合粉末中的铝金属，过滤得到去合金化铜粉末；
步骤6、将步骤5得到的去合金化铜粉末用去离子水清洗、真空干燥箱干燥得到携带纳米铜晶体的片状铜粉。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109763128B (zh) * 2019-03-23 2020-07-03 昆明理工大学 一种合金腐蚀法制备超细鳞片状铜粉的方法
CN112893851B (zh) * 2021-01-16 2023-02-24 昆明理工大学 一种机械合金化直接制备铜铝金属间化合物粉体的方法
CN114716763B (zh) * 2022-03-23 2023-07-25 华润化学材料科技股份有限公司 一种耐老化导电聚丙烯功能材料及其制备方法
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07118701A (ja) * 1993-10-22 1995-05-09 Katayama Tokushu Kogyo Kk フレーク状金属粉末、金属多孔体およびフレーク状金属粉末の製造方法
CN102363217B (zh) * 2011-10-26 2013-04-17 济南大学 一种纳米多孔铜粉末的制备方法
CN102912384B (zh) * 2012-10-31 2015-03-04 南京工业大学 一种由电沉积Cu-Al-Mg-Li合金制备多孔铜粉的方法
CN103273056B (zh) * 2013-05-27 2016-01-20 中国科学院过程工程研究所 一种片状铜粉及其制备方法
CN104148656B (zh) * 2014-07-14 2016-04-06 中山大学 一种片状铜粉的制备方法
CN106479599B (zh) * 2016-08-30 2019-04-02 集美大学 一种表面修饰片状纳米铜及含有该表面修饰片状纳米铜的润滑油
CN106799490B (zh) * 2017-03-31 2018-11-13 北京工业大学 室温水溶液制备三维双连续结构纳米多孔钨的方法

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